Nata a Tunisi nel 1938, Claude Joséphine Rose Cardinale - meglio nota come Claudia Cardinale -mentre frequenta il Centro Sperimentale di Cinematografia a Roma, viene notata dal produttore Franco Cristaldi, che le offre un contratto a lungo termine.

Con I soliti ignoti (1958) di Mario Monicelli e soprattutto con il sequel L’audace colpo dei soliti ignoti (1959) di Nanny Loy, il pubblico italiano comincia ad accorgersi di questa giovane attrice molto brava e dalla bellezza corrusca, subito notata anche da Luchino Visconti, il quale la vuole per Rocco e i suoi fratelli (1960), film in cui comincia ad affiorare il suo profilo drammatico, fino ad allora messo in ombra dai ruoli di bella ragazza di borgata non priva di una certa dose di malizia, ruoli che, in ogni caso, non abbandona del tutto (ad esempio ne Il bell’Antonio - 1960 - di Mauro Bolognini, in cui lavora con Marcello Mastroianni, e ne I delfini  - 1960 - di Francesco Maselli).

La sua personalità d’attrice si consolida ulteriormente nel ruolo della ballerina dalla moralità incerta de La ragazza con la valigia (1961) di Valerio Zurlini, in cui lavora con Jacques Perrin, Riccardo Garrone e con un giovane Gian Maria Volonté pre Sergio Leone (Per un pugno di dollari - 1964 - e Per qualche dollaro in più - 1965) e pre Elio Petri (A ciascuno il suo - 1967), e in quello sofferto e malinconico della giovane proletaria ne La ragazza di Bube (1963) di Luigi Comencini, tratto dall’omonimo libro (vincitore del Premio Strega 1960) di Carlo Cassola.

Nello stesso anno (1963) viene nuovamente diretta da Luchino Visconti ne Il Gattopardo, tratto dall’omonimo libro (vincitore del Premio Strega 1959) di Giuseppe Tomasi di Lampedusa, e in cui lavora con Burt Lancaster, Alain Delon, Paolo Stoppa, Romolo Valli, Rina Morelli, Serge Reggiani, un giovane Mario Girotti - non ancora Terence Hill - ed una giovanissima Ottavia Piccolo, e da Federico Fellini, il quale, in Otto e 1/2 la eleva al ruolo di musa ispiratrice del suo tormentato alter ego cinematografico.

In vaghe stelle dell’orsa (1965) Luchino Visconti le affida l’evocazione di una sorta di rapporto incestuoso fra una donna sposata e il fratello morto suicida, ruolo che esalta la sensibilità dell’attrice dall’inconfondibile voce roca e dallo sguardo vellutato.

Nel frattempo, approda ad Hollywood con La pantera rosa (1963) di Blake Edwards, Il circo e la sua grande avventura (1964) di Henry Hathaway, in cui lavora con John Wayne e Rita Hayworth, L’affare Blindfold (1965) di Philip Dunne, il western I professionisti (1966) di Richard Brooks, in cui recita con Burt Lancaster (tre anni dopo Il Gattopardo), Lee Marvin, Robert Ryan, Woody Stroode, Jack Palance e Ralph Bellamy, Né onore né gloria (1966) di Mark Robson, Piano, piano non t’agitare! (1967) di Alexander MacKendrick, I contrabbandieri del cielo (1968) di Joseph Sargent, e La tenda rossa (1969) di Michail Kalatozov, in cui lavora con Sean Connery.

Tuttavia, il suo talento di interprete si esalta soprattutto in Italia. Nel crepuscolare C’era una volta il West (1968) di Sergio Leone, in cui lavora con Charles Bronson, Henry Fonda, Jason Robards e Paolo Stoppa, o in Nell’anno del Signore (1970) di Luigi Magni, in cui recita con Nino Manfredi, Robert Rossen e Renaud Verlay.

Negli anni successivi recita in numerosi film, fra cui Gruppo di famiglia in un interno (1974) di Luchino Visconti, in cui lavora nuovamente con Burt Lancaster, Libera, amore mio (1975) di Mauro Bolognini, La pelle (1981) di Liliana Cavani, tratto dall’omonimo libro di Curzio Malaparte e di nuovo con Burt Lancaster, Fitzcarraldo (1982) di Werner Herzog, Il figlio della pantera rosa (1993) di Blake Edwards, e in alcuni film di Pasquale Squitieri (I guappi - 1974 -, Il prefetto di ferro - 1977 -, Corleone - 1978 -, L’arma - 1978 - Claretta - 1984 -, Atto di dolore - 1990 -, Stupor mundi - 1997 -, Li chiamarono… briganti! - 1998 -, Father - 2011, e i film tv Naso di cane - 1986 -, Elisabeth - ils sont tous nos enfants - 2000 - e Il giorno della Shoah - 2010).

Fra gli altri film ricordiamo I giorni dell’amore (1958) di Jacques Baratier, Il magistrato (1959) di Luigi Zampa, Un maledetto imbroglio (1959) di Pietro Germi, Vento del Sud (1960) di Enzo Provenzale, La battaglia di Austerlitz (1960) di Abel Gance, La viaccia (1961) di Mauro Bolognini, I leoni scatenati (1961) di Henri Verneuil, Cartouche (1962) di Philippe de Broca, Senilità (1962) di Mauro Bolognini, Gli indifferenti (1964) di Francesco - “Citto” - Maselli, Il magnifico cornuto (1964) di Antonio Pietrangeli, Le fate (1966) di Mario Monicelli, Una rosa per tutti (1966) di Franco Rossi, Il giorno della civetta (1968) di Damiano Damiani, tratto dall’omonimo libro di Leonardo Sciascia (il secondo Sciascia ad esser portato al cinema dopo A Ciascuno il suo - 1967 - di Elio Petri) e in cui lavora con Franco Nero, Lee J. Cobb e Serge Reggiani, Le avventure di Gerard (1970) di Jerzy Skolimowski, Bello, onesto, emigrato Australia sposerebbe compaesana illibata (1971) di Luigi Zampa, L’udienza (1972) di Marco Ferreri, Il clan dei marsigliesi (1972) di Josè Giovanni, A mezzanotte va la ronda del piacere (1975) di Marcello Fondato, Qui comincia l’avventura (1975) di Carlo Di Palma, Il film tv Gesù di Nazareth (1977) di Franco Zeffirelli, Goodbye & Amen (1977, conosciuto anche con il titolo L’uomo della Cia) di Damiano Damiani, Una donna due passioni (1978) di Etienne Périer, Amici e nemici (1979) di George Pan Cosmatos, Si salvi chi vuole (1980) di Roberto Faenza, La salamandra (1981) di Peter Zinner, Il regalo (1982) di Michel Lang, Le ruffian (1983) di Josè Giovanni, Enrico IV (1984) di Marco Bellocchio, La donna delle meraviglie (1985) di Alberto Bevilacqua, L’estate prossima (1985) di Nadine Trintignant, Un uomo innamorato (1987) di Diane Kurys, Blu elettrico (1988) di Elfriede Gaeng, Hiver 54, l’abbé Pierre (1989) di Denis Amar, Mayrig (1991) di Henri Verneuil, Quella strada chiamata paradiso (1992), anch’esso diretto da Henri Verneuil, Riches, belles, etc. (1998) di Bunny Godillot, And Now… Ladies & Gentlemen (2002) di Claude Lelouch, Gebo e l’ombra (2012) di Manoel de Oliveira.

Ancora attiva (sia al cinema sia a teatro ed in televisione), i suoi ultimi film sono stati Twice Upon a Time in the West (2015) di Boris Despodov, Ultima fermata (2015) di Gianbattista Assanti, Nobili bugie (2016) di Antonio Pisu, Niente di serio (2017) di Laszlo Barbo.